Головин_Кубицкий (Электронные усилители. Головин О.В., Кубицкий А.А)
Описание файла
Файл "Головин_Кубицкий" внутри архива находится в папке "Электронные усилители. Головин О.В., Кубицкий А.А". DJVU-файл из архива "Электронные усилители. Головин О.В., Кубицкий А.А", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "схемотехника" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "схемотехника" в общих файлах.
Просмотр DJVU-файла онлайн
Распознанный текст из DJVU-файла
Раниченное применение. Это объясняется тем, что нестабилизированные цени смещения не устраняют произвольных отклонений во времени режима работы транзистора от заданного. Причи ны нестабильности. Не следует думать, что если ток Уд„или напряжение У~ „фиксированы, то точка покоя ь транзисторе постоянна. Известно, что статпческие характеристики транзисторов во времени нестабильны из-за целого ряда факторов, основными среди которых Являются технологический разброс параметров транзисторов от одного экземпляра кдругому и сильная зависимость их от температуры.
Ток коллектора транзистора (~~о+ ~ . ) (4.7) где 621,, — низко 'астотный статический коэффициент усиления пс току в схеме с ОЗ; 1„„— начальный ток коллектора при Отключенном эмитере транзистОра. Если цепь эмиттера разомкнута, то в коллекторной цепи все равно будет протекать некоторьй ток у„ж, являющийся тепловым Гоком неосновных носителей заряда через Р-п переход: часто этот ток называют обраиныл током коллекп~ора. Как следует пз (4.7), ток 1„, даже при фиксированном токе базы зависит от й.„,, и 1„„. Коэффициент усилеиия !~.,1,, может меняться от экземпляра к экземпляру транзистоРа в 2 — 3 раза. Ток ук ц резко зависит От температуры.
Так, при увеличении температуры на каждые 10' С он увеличивается вдвое у герианнсвых и втрое у кремниевых транзисторов. Оба отмеченных фактоРа могут резко изменить режим работы У3, нарушить работу усилителя НЗ-за искажении сигнала и недоп~'стимОГО изменения ~'силения, а иногда могут привести к выходу транзистора из строя (тепловой или электрический пробой).
По указанным причинам схема усилительного каскада со смещением фиксированным током базы в усилительной аппаратуре практически не применяется. При смещении фиксированным напряжением база-эмнттер разброс параметров транзистора и изменения температуры значительно меньше вл н Я~от на откло1й~ни я режима р або ты тра нзистор а от задан ного. Однако ц для этой схемы нестабильность Режима транзистора может быть существенна. Изменения температуры и разброс параметров транзистОРОВ прпводят к изменени1О тОкОВ 1н;, и 7(; ..
При этом падение напряжения иа резисторах К1 и Ю в усилителы~ом каскаде (рис. 4.13) будет меняться. Для некоторого уменьшения влияния нестабильностей необходимо, чтобы Р~ ъ 1 д,, Тогда изменени я 7 ~, будут мало вли ять на напряжение смещения Уб,(), Однако с увеличением 7~ приходится уменьшать сопротивления резисторов Й1 и Й2, что приведет к увеличению выделяемой иа них мощности и уменьшению входного сопротивления каскада.
Обычно в каскадах предварительного усиления выбирают 1„= (5 —; 10) 7д„, а в каскадах мощного усиления 1„= (1 —: — 5) 7д„. Задавшись значением 7 получим сопротивление Я, = =- Уб,„!7~; сопротивление й., находится из (4.6). Яки м образом пестаби )1и зи рован нь~~» цепи смещени я не устр анЯ ют нестабильн()сть Режима рабОты транзистора и мОгут при менятьсЯ только В тех случаях, когда усилитель работает В постОЯнном темпе М ратурно» режи;,1е (плп при малых ко'1 баниях температуры) и при индивидуальноч подборе резисторов цепей смещения для примененного 8 схеме Гранзистора, 110 этим причинам Обычно в транзистОРных усидител ях используют стабилизированные цепи смещения.
Стаби.11изированные цепи смеиеиии. Применяюгся два вида стабидизированн лх цепей смещения; с Ге.",1пературнОЙ компенсацией и с Отрицательной обратной связью. Цепи с мешен и я с температур ной ком пе нс а ц и е й, 1» схемах с температурной компенсацией (рис. 4.14) в цедях смещения используются термокомпенсирующие элементы'„*Герморезистор»~ Й~ или полупроводниковые диоды. Рлс. 1.14 В качестве терморезпстора могут быть использованы непроволачные резисторы г отрицательным температурным коэффициентом. С ростом температуры сопротивление терморезистора Яг (рис. 4.14а) ' 'уменьшается, при этом напряжение смещения У~,„на транзисторе снижается, что вызываег уменьшение 1„О.
Поскольку, с одной сторо'ны, увеличение температуры Вызвало возрастание 1„„а с другой— из"за понижения смещения У (~, ~) уменьшение этОГО же тока, при Опре' деленных условиях температурные колебания тока 1„„могут быть существенно уменьшены. Эффективность схемы рис. 4.14а можно существенно повысить, если вместо Резистора Й1 включить терморезистор с положительным температурным коэффициентом. При использовании для температурной компенсации полупроводникового диода (рис. 4.14б) повьппение гемпературы вызывает уменьшение прямого сопрОтивления диода, что приводит к уменьшению смещения, при этом возрастание /„„компенсируется.
В схеме рис. 4.146 могут применяться стабилитроны или германиевые диоды. Диодная стабилизация находит применение В Выходных дВухтактных каскадах, при работе транзисторов в режиме В, для получения низкого напоя- ЖЕНИ Я СМЕЩЕНИ Я. Пр~имущество схем диодной температурной компенсации в том, что можно получить полную температурную компенсацию изменения положения рабочей точки.
Но недостатком является то, что из-за разброса температурных коэффициентов транзисторов и терморезисторов эта компенсация не бывает точной и глубокой. При большом сигнале 85 где ~вых. макс — максимальное значение выходного тока, Первое сла гаемое Ряда (б 11) представляет собой среднее значение (постояннук, составляюшую) выходного тока 1„, =0,3181„„ (6.12) а амплитуды псрвоЙ.
Второй и четвертой Гармоник равны соответствея БО 1„, = 0,51„„,,„„.„,, !„„=0,212~„,„„„„„1„, = 0,042 Ц ~нализируя (6 12) и (6 1З), можно сделать ряд важных практичео. ких выводо~, Т ~, среднее значение выходного ток ~ за иси ур ня сигнала, при Отсутствии усиливаемого сигнала ток от источника пи тания не потребляется При длительной работе усилителя в Режиме В расход энергии источника питания оказывается значительно мен „ ш"м чем при раб~те в режиме А, в этом одно из существенных преиму- ществ этого Режима ~ тому же амплитуда первой гармоники выходного тока в Режиме В в ~'2 Раз больше его среднего значения, что говорит о лучшем использовании тока при работе УЭ в режиме В. Вс азан.
ное Обусловливает тот факт, что при Работе каскада в режиме Я КПД получается значительно более высоким, чем при работе в режиме и равных амплитудах первой гармоники выходно, полном использовании выходного тока предельное значение КПД кас- када в режиме В равно 78,5%, т. е. в 1,57 раз выше, чем в режиме А.
Значительным недостатком режима В является высокий уровень гармонических составляюш,их, 1 сли учитывать только Вторую и чет- вертую гармоники выходного тока, то lг, = 3/1', + Ц4// „, = — 0,43. Такие высокие нелинейные искажения сигнала не позволяют использо- ва~ь Режим В в однотактных каскадах гармонических усилителей В им- пульсных Однотактных каскадах режим В пр меняется . лько при усилении однополярных импульсов В усилителях Гармонических сиг- налов в широкой полосе частот, а также в усилителях двуполярных им- пульсов режим В возможен только в двухтактных схемах.
Как извест- но, двухтактная идеальная схема Обеспечивает компенсация четных гармоник, поэтому в выходном напряиении имеется только первая гар- моника и нелинейные искаиения Отсутствуют. В двухтактном усилителе одно плечо работает в течение положительного полупериода сигнала, а другое в течение отрицательного, что исключает искажения сигнала В наГрузКе. Режим С. Угол отсечки выходного тока УЭ, работающего в реииме С, менее 9О', что обеспечивается выбором точки покоя на оси абсцисс левее точки пересечения с неи спрямленной сквозной динамической характеристики (Рис. 6.12).
Характерным для рсжима С является то, что при отсутствии сигнала, а также при малом его уровне выходной ток УЭ равен нулю. Поскольку косинусоидальные импульсы выходного тока имеют угол отсечки О ". 9О, то при разложении их в ряд Фурье помимо постоянной составляющей и четных гар мои ик получается ряд нечетных Гармоник, ЗТО говорит О том, что нелинейные искажения сиг- нала в усилителях, работаюш,их в режиме С, еше более высокие. При 180 уром применение дв~~хтяктны~ ~~~м„комп~~ ф~ (Оц1 х чети й2 ~~ моци~ц ВЫхОднОГО тока, не позволяет получить малых нелинеинь1х искяжеции с иГналя из-зя присутствия нечетных Гармоник. Поэтому режим применяется лишь в резонасных усилителях.
Р щ более высокая экономичность, так КЯК амплитуда первОЙ гармОники ф:дходно О то н го тока значительно больше по сравнению с его средним значе- П и этом использование выходного тока увеличивается, чтО бои~(.". 0~1- ляет Реал из( ~вот~ в каскадах Раоотаящих в режит ~е Рис, 6.12 пй КПД Из-за высокого КПД тако" Режим Работы ~ Э ~~~~~~~У яются изби ательные и мощных усилителях, нагрузкой которых являются р цепи, осуществляющие эффективное подавление в .. Р. ние высших Га моник. Р ~ В.
О ним из недостмков усилителей, работаюших в режимах сжим . дним из А, В и С, является уменьшение КПдс уменьшением ампл туд у ваемого сигнала. Поэтому изменение в широких нределах амплитуды сигнала при усилении приводит к снижению среднего значения КПД в несколько раз по сравнению с его максимально возможным значением. Этот недостаток может быть почти устранен в усилит, р ющих илителях аботающих в режиме О. В усилительных каскадах с режимом В УЭработает в ключевомрежиме, т. е. Находится либо в закрытом„либо в открытом состоянии.
Закр ытое состоя н ие у 3 хара ктер изуется тем, что напр яжен ие между его ьыхолнь1ми электродами максимально и близко к напряжению источника и;гтания. В открытом состоянии ток через УЭ максимален, а выходное ыпряжеиие близко к нулю. При ключевом режиме Ра оты потери знерг11и внутри УЗ очень малы, что дает возможность реализовать КП(1, 11лизкий слпш1ше. Если считать УЭ идеальным ключом, то ток в в'з1хощ',Ои цеп11 пе О~ . с ~ д"т зависе~ ь от нелинейности его хярактерис- ТИКИ, 3 ЭЧО Сущ(-..СТЪ;:.НП1О,гъ с "о сни 1 ает к~1эАфициент Нелинейных вска1кснни ГФИГ 4 4) '1 '1 .